城市轨道交通供电系统及其关键技术

朱治

摘 要：轨道交通目前在城市交通系统中越来越受欢迎，它主要由列车、列车站、交通线路、控制系统、通信系统和供电系统等部分组成，本文主要讨论这些部分中的供电系统，供电系统主要在列车运行过程中为整个轨道交通系统提供稳定、安全、可靠的电能，供电系统的动力源是牵引电机，牵引电机分为直流牵引电机和交流牵引电机，随着科技的发展，轨道交通系统的列车数越来越多，交流牵引电机逐渐走进了人们的生活取代了直流牵引电机，交流牵引电机的性能主要是功率密度高、经济实惠、结构简单运行可靠、防空转性能好。本文分析的是交流牵引供电系统的关键技术。

关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.137

1 城市轨道交通交流牵引供电系统概述

列车在运行时候的动力来自于牵引电机，牵引电机有两种，分别是直流牵引电机和交流牵引电机，列车目前采用交流牵引电机的数量越来越多，主要是交流牵引电机的功率承受能力高于直流牵引电机，直流牵引电机具有换向环等机械结构，而交流牵引电机没有，所以交流牵引电机能够在更高的转速下面工作，因此目前轨道交通列车上的直流牵引电机也越来越快的被交流牵引电机锁取代。

交流牵引供电系统链接方式为单向链接，它具有两台变压器，变压方式为双绕组单向变压，它的外部结构看起来像是一个开口的三角形，电网的两端分别是高低电压，低压的一端接地，高压的一端是电网的接入端，其他的端口与牵引电机的母线连接，供电系统的终端是需要降压的，所以加了降压系统，但是其他地方，比如照明用电需要偏高一点的电压，所以也就采用了增压系统，这样方便其他用電器正常工作。但是交流牵引供电系统长时间需要处于取流的状态，也就导致了牵引供电系统的接触结构的长期摩擦，需要非常耐磨的材料才能满足这种要求。

2 交流牵引供电系统及关键技术分析

2.1 牵引变电站位置确定

牵引变电站位置的确定比较麻烦，不可能在每一个列车站都设置牵引变电站，变电站位置的设置需要考虑多方面的因素，比如牵引系统的网络结构，牵引系统的各部分的电压等级等，我么需要对牵引供电网络的电网的电压损失等因素进行详细计算才能得到一些网络能耗等诸多影响结果。

2.2 牵引变电站电气主接线

确定牵引变电站的位置之后我们需要采用一根母线分两段运行的方式，通过从变电站引出一根母线，之后分成两根输出，电压都是27.5kV，一个变电站有两个整流器组，他们分别在母线引出的两根子线上面工作，这种结构的好处在于当一个整流器不能正常运行的时候另一个整流器还能正常工作，不会影响整个供电系统的运行，满足供电要求，而且直流馈线也被采用到了系统当中，这样可以采用单区段接触网双向供电，这样可以在两个整流器都不能正常运行的时候可以采用接触网单边供电。

2.3 牵引变电站继电保护配置

轨道交通牵引供电系统存在着很多保护方式，这样可以对整流器的正常工作进行保护。第一是电流速断保护，它可以保护母线和馈线之间的故障；第二是反时限过电流保护，这种保护方式是保护电路，当电路出现短路情况的时候，短路电流越大，保护装置的启动时间越快；第三是牵引变压器丁时限过电流保护，它是第二种保护方式的备用保护措施，他的保护装置启动时间要更快更短；第四种是温度保护，这种保护方式主要是保护变压器，当变压器的工作温度高于允许工作的温度范围的时候保护装置启动并报警；第五种是二极管保护，当电路中二极管发生短路的时候启动保护装置。

2.4 交流牵引供电系统

前面已经提到，目前轨道交通的数量越来越多，大型城市也都建立了四通发达的轨道交通网络，这些轨道交通网络的供电系统主要是交流牵引供电系统，逐渐取代了直流牵引供电系统，交流牵引供电系统的主要优势在于它的功率密度高、经济实惠、结构简单运行可靠、防空转性能好，但是也有自己的缺点，在小型电网中容易产生分相，而且还会产生电磁干扰。

2.5 关键技术分析

（1）电缆牵引网。交流电对接触网供电采用的是并联供电，一条母线分成两条子线进行供电，这种供电线路能够保证彼此成为备用线路，这样的交流供电方式比原来的直流供电方式要好，供电的可靠性大大增加，减少了电能的损失。

（2）牵引网分段供电与保护。牵引网的供电方式采用的是分段供电，主要是针对长距离输电情况的，原来的供电方式主要是上下行并行输电，但是长距离输电过程中投入的成本会比较高，所以在远距离输电中我们采用的是分段供电，这种供电方式还可以让整个轨道交通系统的工期段进行，分段完工，此外，分段供电还可以对每一段的供电系统进行分段保护。

（3）主变电所供电方案。主变电站的供电方案需要针对不同的情况采取不同的方案，满足不同的设备需求。

3 接触网

接触网是这个牵引供电系统的重要组成部分，设备通过电弓和电靴等部件从接触网上面获取相应的电能，接触网是列车能够获取电能的保障，是列车平稳运行的保证，它由如下特点：第一是接触网一旦发生故障则整个系统都会瘫痪；第二是接触网在供电的时候由于电弓和电靴的摩擦会产生电弧，容易发生故障；第三是整个接触网的设计与制造需要严格要求，防止后期的故障多发。

4 结束语

综上所述，随着经济的发展，各个城市之间人们的出行不断增多，导致交通压力也在不断的增加，在每一条交通线路中都不能缺少供电系统。文章从交流牵引供电系统中对整个系统的电缆牵引网、分段供电保护装置、供电方案设计等方面进行研究，得出了交流牵引供电系统的优势相对较大，适合我国的交通供电线路的发展。

参考文献：

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[2]王宏宇.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].山东工业技术，2017（01）：97.

[3]王凡.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].工程技术研究，2017（05）：107-108.